第七章 地质年代与地层系统

1. 第七章 地质年代与地层系统

2. 我们居住的星球什么时候形成的？ • 我们观察到的岩石、矿物什么时候形成的？ • 18世纪中叶之前，地球的年龄是一个神学问题。1650年，大主教乌斯赫（Ussher）宣布：世界是在公元前4004年创造出来的。 • 19世纪中叶，地质学家认为地球形成非常古老，需要非常长的时间。 • 1896年，法国物理学家亨利·贝克勒尔发现放射性，地质学进入定量计年时代。

3. 第一节 地质年代的单位与系统 一、相对地质年代单位的建立 以生物化石的相对新老关系，可分为： 显生宙：动、植物多门类显现和发展并有大量硬体化石 保存下来的时期。又分为古生代，中生代和新生代。 隐生宙：显生宙之前的时期。又分为太古宙和元古宙。

4. 二、同位素地质年代表的建立 利用放射性同位素具有固定衰变周期，测定某些 含放射性同位素的矿物的同位素年龄，一般以百 万年（Ma）为单位。 三、地质时代系统 年代地层单位：在特定的时间间隔内形成的全部 地层，其顶底界面以等时面为界。 包括宇，界，系，统，阶，时带。 地质年代单位：宙，代，纪，世，期，时 二者具有严格的对应关系。

5. 目前，地质学家认为地球大约形成于4560Ma； 可记录的地壳岩石的最老年龄达到4400Ma。

6. 年代地层单位与地质时代 一、年代地层单位的基本特点 地质时代是地球历史发展的时间顺序与时限，如同现在的年、月、日等。不同的地质时代，代表了地球发展的不同阶段。 年代地层单位和岩性地层单位不同之处，在于前者有固定的时限长度，并且与地质时代单位严格对应。例如寒武系是一年代地层单位，它的含义是在寒武纪（570—500百万年）内形成的所有沉积，不管岩性和化石有何差别，是这一时期形成的地层的统称，它超越了地区性与地层岩性的具体差别。 二、年代地层单位的划分 划分依据：年代地层单位的划分主要依据生物演化的不同阶段来划分的。一般低等的年代地层单位如阶，往往以属和种的更新为特点，统和系以科和目的更新为特征，系以上则以纲和目的更新为特征。

7. 三、年代地层系统与地质年代表的建立 年代地层系统的建立 为了便于全球范围内的地层划分与对比的标准一致，国际地层研究机构建立了全球统一的年代地层系统—年代地层。 地质年代表的建立 年代地层单位的划分是以生物演化的不同阶段为其依据，虽与地质时代严格对应，但也只具有相对先后早晚的含义。为了反映各地质时代单位的起止时间，通过地层中放射性同位素测年，可以确定各地质时代的顺序与时限，从而建立全球统一的地质时间表——地质年代表。为了便于研究，我们通常将年代地层、生物演化阶段、构造运动阶段、同位素年龄值等相关内容都表示在地质年代表中。

9. 地质年代表

10. 年代地层单位与生物演化简表（据国际地层委员会，2005，简化改编）年代地层单位与生物演化简表（据国际地层委员会，2005，简化改编）

11. 年代地层单位与生物演化简表（据国际地层委员会，2005，简化改编）年代地层单位与生物演化简表（据国际地层委员会，2005，简化改编）

12. 年代地层单位与生物演化简表（据国际地层委员会，2005，简化改编）年代地层单位与生物演化简表（据国际地层委员会，2005，简化改编）

13. 第二节 地层的划分和对比 一、岩层和地层 1．岩性：岩石的物质组成、颜色、结构和构造等特 征。 2. 岩层：由上下两个岩性界面所限制的同一岩性的 层状岩石。 上，下层面分别称为顶面和底面。 按厚度可划分为：块状层>1m 厚层1－0.5m 中厚层0.5－0.1m 薄层<0.1m

15. 3.地层是具有一定层位的一层或一组岩层，即地层具3.地层是具有一定层位的一层或一组岩层，即地层具 有时代与顺序的含义。地层的层序—地层形成时的 先后次序。 地层层序律—地层层序的基本规律，即在地层未发 生倒转时，老地层在下、新地层在上（也称为叠覆 率）。 所谓的地层倒转是指由于构造运动的影响，使老地 层覆盖于新地层之上。 在野外地质工作中判别地层是否倒转有时是十分困 难的，有时我们仅通过判别岩层的顶底面来确定地 层是否倒转。

16. “国际地层表”是阐述地球历史的一个框架， 它的主要作用是对年代地层和岩石地层进行划分与对比、确定岩石记录的绝对年龄和延限， 同时也是将年代地层与岩石地层结合的有效手段。 • 全球各种地质事件、海平面的变化或气候的变化及地质学其他许多领域中研究的进展，都有赖于年代地层的精确划分, 一张精确的全球年代地层表的必要性是显而易见的。用GSSP ( Global Stratotype Section and Poin t) 来定义年代地层单位(系、统、阶等) 而建立起来的“国际地层表”, 使得大家在叙述地质历史时有一种共同的语言、有一个全球性的标准。

17. 在显生宇的96 个阶(统) 中已有46个阶(统) 确立了GGSP， 其余的有望在2008 年全部确立。 • 我国已取得了4 枚金钉子，即将取得3 枚，还有可能再获得4—6 枚（2005年）。

18. 地层正常的标志 沉积岩在未受到构造运动影响下，沉积岩层的上层面称为顶面，下层面称为底面。 沉积岩在形成过程中，由于沉积环境、水动力条件、生物等的影响，沉积岩的层面 或层内均会保存各种示顶构造。

19. 1. 层面标志 存在于岩层层面上的标志，主要有波痕、雨痕、雹痕、泥裂等。 （1）波痕—水体不深、波浪能影响到的浅水环境下，沉积物表面呈波浪起伏状。通常，波谷圆滑开阔向下，波峰尖棱紧闭朝上。 （2）雨痕、雹痕—松散、细粒沉积物表面，暂时露出水面，在雨滴或冰雹的冲击下遗留的痕迹。凹坑向下，外圈脊状突起向上。 （3）泥裂—松散、细粒沉积物表面，暂时露出水面，在阳光的暴晒下发生龟裂。泥裂的开口向上。

22. 2. 层内标志 存在于岩层层内的标志，最主要是层理标志。 层理—流动的介质使沉积物的成分、结构、颜色 等沿基本垂直层面方向上所形成的层状构 造。 其中利用斜层理判断顶底最为便利。 3. 生物标志 沉积岩中常含有生物化石，化石的保存形态也具 有示顶功能。如足迹、孔穴、根系等。

26. 二、地层划分的意义与要求： A 地层学研究的重要任务。 B 对于发展矿业是必不可缺的基础性研究。 要求： A 确定地层的时代; B 研究区域内地层是否完整，是否有地层缺失以及缺失的原因； C 研究各时代地层的具体内容； D 进行大区域上的地层对比，揭示不同地质时代的古地理，古 气候和古构造环境。

27. 三、地层划分和对比方法 地球表层或岩石圈的演化历史只能通过其演化过程中 的原始记录反映出来，这些原始记录主要保存于不同地质 历史阶段的沉积岩（地层）中。由于这些沉岩在漫长的地 质历史过程中经历了多次构造变动，研究这些沉积岩的形 成时代及当时的古地理、古气候特征是了解岩石圈演化历 史的重要内容。 所谓的地层划分与对比是指将某一地区出露的所有地层 按不同的地层单位进行划分（先大后小），恢复其层序， 再与其它相邻地区的地层进行比较，找出相当层。

28. 地层划分与对比的方法 1．生物地层学方法 任一古生物在其发生、发展直至灭绝的过程中均占有一定的时限及区域，部分保存于相应的地层中成为化石。由于生物的演化遵循从低级到高级的演化规律，同时，生物在演化过程中具有明显的阶段性。因此，可以根据地层中的古生物化石对地层进行划分，以及进行大范围的地层对比。 划分：根据化石的时代属性确定地层的相对层位。 对比：将区域上的化石种类，特征和分布等进行比较研究，论证生物地层位置是否相当。

29. 2.岩石地层学方法 利用沉积岩的岩性特点及岩性组合特征的不同，将地层 进行划分和对比的方法。岩性地层学方法主要有岩性法、 标志层法和沉积旋回法。 1）岩性法将出露的岩层按不同的岩性及岩性组合特征将岩层划 分成一个个地层单位，并确定其新老关系的方法。 2）标志层法 利用标志层来划分和对比地层的方法。 标志层某些层位稳定，岩性特征突出的岩层或矿层。 3）沉积旋回法 由于沉积环境多次有规律的重复变化，造成沉积 物的岩性特征发生相应的重复变化现象。当沉积环境中的水体 由浅变深时，相应沉积物的粒度也会由大到小发生变化，例如 由下部的粗砂岩变成为上部的细砂岩系列。 对比：区域上相同的岩性，标志层和沉积旋回其地质时代应相同。

30. 3. 地壳运动法 地壳运动常使地表发生大区域的变动（古地理、古气候等）。地壳运动所造成的地层之间的不整合界面是划分地层的重要标志。 4. 同位素地质测年法 利用岩层中放射性同位素衰变的原理，对地层进行划分与对比的方法。 5.古地磁学方法 利用岩层中的残余磁性，结合“地磁极向年表”，对地层进行划分与对比的方法。

31. 地壳运动泛指因地球内力引起的地球表层（岩石圈，地壳运动泛指因地球内力引起的地球表层（岩石圈， 主要是地壳）的机械运动。 如:大洋板块的漂移和俯冲、大陆壳的破裂及相对错移、区域性的隆升和沉降、地质体的变形与变位等。 地壳运动也称为构造运动或岩石圈运动。

32. 根据地层的接触关系： 整合接触：上下两套地层层面平行，地层内化石演化连续，地层时代连续，岩性变化上反应沉积环境逐渐变化的特征。说明地层是在地壳缓慢而持续下降过程中形成。 平行不整合：地层内存在区域剥蚀面，剥蚀面上下两套地层在大范围内层面平行，但地层时代不连续，化石有显著差异，岩性和岩相有大的变化。 角度不整合：地层内存在区域剥蚀面，剥蚀面上下两套地层呈角度斜交，两套地层岩性，岩相及化石特征有显著差异。

34. 周口店黄院新元古界景儿峪组与寒武系府君山组地层分界点（可观察到薄层古风化壳）周口店黄院新元古界景儿峪组与寒武系府君山组地层分界点（可观察到薄层古风化壳）

35. 北戴河鸡冠山Pt1顶部残留的古风化壳 . 古风化壳

36. 四、岩石地层单位 主要依据岩层的岩性特征来划分的地层单位。 由于地层的岩性在横向和纵向上的变化较大， 因此岩石地层单位仅适用于某一地区或区域， 而不能进行全球范围的地层对比，故也称之为 地方性地层单位。 岩石地层单位划分为：群、组、段、层四级， 其中组是基本单位。

37. 1.群：成因上联系，由两个或以上的组组成，也可以1.群：成因上联系，由两个或以上的组组成，也可以 是成分复杂、厚度巨大的岩层组成。它是组的高一 级单位，代表着沉积环境在较长时期内连续变化的 过程。群中不得包含不整合界面。 2.组：由一种或数种岩层有规律的组合而成。这种规 律组合是指岩层中的夹层、互层及旋回等。 组是野外地质填图的基本单位，其厚度由1米到上千 米不等。 3.段：是对组的进一步划分，它可以是单一的岩性段 或岩性组合段。岩性单一的组不分段。 4.层：由岩性、成分、生物组合等特征明显区别于相 邻岩层的地层构成。

38. 岩石地层单位的命名 1. 群和组的命名 群和组的命名通常采用优先、典型剖面地命名原则。例如大冶群—大冶县（地名）＋群，黄家大湾组—黄家大湾（地名）＋组。 2. 段和层的命名 段通常是以某一具体岩性或在组中的位置来命名。例如 砂岩段、泥岩段，某组的上、中、下段或上、下段。